GRF2 Is crucial for cone photoreceptor viability and ribbon synapse formation in the mouse retina

Abstract

[ES]Utilizando ratones knockout para GRF1/2 constitutivos, demostramos previamente que GRF2 es un regulador clave de la migración nuclear en los fotorreceptores de los conos de la retina. Para evaluar la relevancia funcional de ese proceso celular para dos objetivos de la actividad GEF de GRF2 (RAC1 y CDC42), aquí comparamos los fenotipos retinianos estructurales y funcionales resultantes de la eliminación condicional de RAC1 o CDC42 en los fotorreceptores de tipo cono en un fondo GRF2 KO constitutivo comparando con Ratones GRF2 WT. Observamos que la eliminación individual de RAC1 no causó ningún cambio morfológico o fisiológico obvio en las retinas de los ratones GRF2 WT, y tampoco modificó las alteraciones fenotípicas descritas previamente en la capa de fotorreceptores retinianos de los ratones GRF2 KO. Por el contrario, la ablación de CDC42 en los conos de ratones GRF2 WT resultó en claras alteraciones del movimiento nuclear que, a diferencia de las observadas en las retinas GRF2KO, no estuvieron acompañadas de defectos electrofisiológicos ni de una degeneración lenta y progresiva de los conos. Por otro lado, la eliminación concomitante de GRF2 y CDC42 en los conos resultó, sorprendente, en un patrón normalizado de posicionamiento/movimiento nuclear, similar al observado fisiológicamente en ratones GRF2 WT, así como alteraciones electrofisiológicas y una muerte celular de los conos más acusadas que los registrados previamente en células de cono GRF2KO individuales. Curiosamente, las mayores tasas de apoptosis en los conos observadas en las retinas GRF2 KO simple y GRF2 KO/CDC42 KO se correlacionaron con la detección por microscopía electrónica de alteraciones ultraestructurales importantes (aplanamiento) de sus sinapsis en cinta en las retinas, que no se observaron en retinas CDC42 KO. Nuestras observaciones identifican a GRF2 y CDC42 (pero no a RAC1) como reguladores clave de los procesos retinianos que controlan el posicionamiento y la supervivencia nuclear de los fotorreceptores de cono, y respaldan la noción de mutaciones de pérdida de función de GRF2 como posibles impulsores de las distrofias retinianas de los conos.

[EN]Using constitutive GRF1/2 knockout mice, we showed previously that GRF2 is a key regulator of nuclear migration in retinal cone photoreceptors. To evaluate the functional relevance of that cellular process for two putative targets of the GEF activity of GRF2 (RAC1 and CDC42), here we compared the structural and functional retinal phenotypes resulting from conditional targeting of RAC1 or CDC42 in the cone photoreceptors of constitutive GRF2KO and GRF2WT mice. We observed that single RAC1 disruption did not cause any obvious morphological or physiological changes in the retinas of GRF2WT mice, and did not modify either the phenotypic alterations previously described in the retinal photoreceptor layer of GRF2KO mice. In contrast, the single ablation of CDC42 in the cone photoreceptors of GRF2WT mice resulted in clear alterations of nuclear movement that, unlike those of the GRF2KO retinas, were not accompanied by electrophysiological defects or slow, progressive cone cell degeneration. On the other hand, the concomitant disruption of GRF2 and CDC42 in the cone photoreceptors resulted, somewhat surprisingly, in a normalized pattern of nuclear positioning/movement, similar to that physiologically observed in GRF2WT mice, along with worsened patterns of electrophysiological responses and faster rates of cell death/disappearance than those previously recorded in single GRF2KO cone cells. Interestingly, the increased rates of cone cell apoptosis/death observed in single GRF2KO and double-knockout GRF2KO/CDC42KO retinas correlated with the electron microscopic detection of significant ultrastructural alterations (flattening) of their retinal ribbon synapses that were not otherwise observed at all in single-knockout CDC42KO retinas. Our observations identify GRF2 and CDC42 (but not RAC1) as key regulators of retinal processes controlling cone photoreceptor nuclear positioning and survival, and support the notion of GRF2 loss-of-function mutations as potential drivers of cone retinal dystrophies.